CN106738435A - 一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置和干燥方法 - Google Patents

一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置和干燥方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置和干燥方法，干燥室为横向设置的两端封闭圆筒，干燥室内设置有螺旋输送叶片，干燥室外设有驱动螺旋输送叶片转动的驱动装置，干燥室一端上部设有进料口料斗，干燥室另一端下部设有干燥终端出料口，干燥室上端设有沿干燥室长度方向设置的多个微波源和出气管，干燥室下端设有沿干燥室长度方向设置的多个供气口，供气口通过供气管连接干燥空气制取装置。并应用上述微波干燥装置对硅烷交联聚乙烯颗粒，采用微波干燥的方法，总能耗降低80％以上，降低生产成本；干燥时间短，干燥性能好；干燥过程无噪音；品质控制稳定，不受环境气候变化影响。

Description

一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置和干燥方法
技术领域
本发明属于干燥设备和干燥方法技术领域，尤其涉及一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置和干燥方法。
背景技术
硅烷交联聚乙烯是一种化学物质，普通聚乙烯在有机过氧化物存在下经过一定的温度和机械力作用，然后将此接枝物在水及硅醇缩合催化剂作用下水解缩合可得。硅烷交联聚乙烯电缆料作为低压电力电缆的绝缘材料目前在我国电线电缆行业得到广泛的应用。该材料在制造交联电线电缆时,与过氧化物交联和辐照交联相比,具有所需制造设备简单,操作方便,综合成本低等优点,已成为低压交联电缆用绝缘的主导材料。
目前硅烷交联聚乙烯挤出造粒后所采用的干燥方法是：挤出的拉条先经过一个冷却水槽进行降温，然后由切粒机切成小颗粒状，随后小颗粒经过风机输送到沸腾床干燥设备中进行干燥处理。通常的干燥设备电热功率都在100-200KW左右。这种干燥方式的能耗成本高，而且干燥周期特别长，其工作原理极其容易造成干燥过程中硅烷交联聚乙烯产生交联反应(温度、水和时间是交联反应的必要条件)，致使原料制造过程中产生原始缺陷，对下游客户造成品质控制风险，同时对原料制造厂家也会带来废品率随环境温度、湿度变化而不能完全把控品质的风险，已经成为行业的难题，亟待彻底解决。
微波干燥不同于传统干燥方式，其热传导方向与水分扩散方向相同。与传统干燥方式相比，具有干燥速率大、节能、生产效率高、干燥均匀、清洁生产、易实现自动化控制和提高产品质量等优点，因而在干燥的各个领域越来越受到重视。早在上世纪60年代国外就对微波干燥技术的应用和理论进行了大量研究，在近几十年又得到了进一步的发展。
所述微波是指频率在300MHz～300GHz、波长为1mm～1m的电磁波。它的干燥原理是：微波发生器将微波辐射到待干燥的物料上，当微波射入物料内部时，由于被加热介质物料中的水分子是极性分子，微波使物料内的水等极性分子按微波频率作同步旋转和摆动；在快速变化的高频电磁场作用下，上述极性分子的取向将随着外电场的变化而变化，造成极性分子的运动和相互摩擦效应。此时微波的场能转化为极性分子介质内的热能，导致物料内部和表面同时升温，产生热化和膨化等一系列物化过程，使大量的水分子从物料中蒸发逸出，从而达到微波加热干燥的目的。
因此，现有技术中存在上述的技术缺陷，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置和干燥方法，旨在解决现有技术中存在的干燥时间长，能耗大，且硅烷交联聚乙烯干燥过程中容易发生交联影响原料和产品品质的问题。
本发明是这样实现的：
一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置，包括干燥室、驱动装置、螺旋输送叶片、进料口料斗、干燥终端出料口、出气管、微波源、干燥空气制取装置、供气管和供气口，所述干燥室为横向设置的两端封闭圆筒，所述干燥室内设置有螺旋输送叶片，所述干燥室外设有驱动螺旋输送叶片转动的驱动装置，所述干燥室一端上部设有进料口料斗，所述干燥室另一端下部设有干燥终端出料口，所述干燥室上端设有沿干燥室长度方向设置的多个微波源和出气管，所述干燥室下端设有沿干燥室长度方向设置的多个供气口，所述供气口通过供气管连接干燥空气制取装置。
优选的，还包括空气滤芯，所述空气滤芯设于所述出气管上端。
优选的，所述微波源和出气管间隔设置，所述微波源数量为10-20个，单一所述微波源的功率为1kw。
优选的，还包括防堵网，所述干燥室和供气口连接处内侧设有防堵网。
优选的，所述干燥空气制取装置制取的空气是露点为-60℃的干燥空气，所述干燥空气制取装置包括无油空压机、冷冻式空气干燥机和高分子膜式空气干燥器，所述无油空压机出气口管道连接所述冷冻式空气干燥机进气口，所述冷冻式空气干燥机出气口管道连接所述高分子膜式空气干燥器进气口，所述高分子膜式空气干燥器出气口管道连接所述供气管，所述供气管上设有控制阀门。
优选的，所述螺旋输送叶片外缘与所述干燥室内壁相接触。
一种应用塑料挤出造粒后的快速干燥装置干燥硅烷交联聚乙烯颗粒的干燥方法，包括以下步骤：
(1)硅烷交联聚乙烯经过挤塑机成拉条，先经过一个冷却水槽进行降温，然后由切粒机切成小颗粒状；
(2)造粒后的切粒经风机输送到微波快速干燥装置的所述进料口料斗，并进一步进入到所述干燥室内；
(3)所述驱动装置带动所述螺旋输送叶片旋转，使颗粒从进料口料斗向所述干燥终端出料口移动；
(4)开启所述微波源加热颗粒，以及开启所述干燥空气制取装置上的控制阀门为干燥室供应干燥空气。
优选的，所述干燥空气制取装置制取的空气是露点为-60℃的干燥空气。
优选的，每一个所述微波源单独控制，使用时部分开启所述微波源。
本发明所要解决的技术问题是提供一种对硅烷交联聚乙烯挤出造粒后的快速干燥方法，该方法涉及的关键环节包括：硅烷交联聚乙烯经挤塑机挤出造粒后将切粒经风机输送(风机输送是一个降温过程，破坏硅烷交联聚乙烯交联反应的温度条件)到微波干燥装置中，对硅烷交联聚乙烯颗粒进行微波干燥处理。其特别之处在于微波只对原料颗粒中和表面水分进行加热，不会对原料本身进行加热，硅烷交联聚乙烯高分子材料属于无极性材料，微波不会对其产生热效应，因而就会创造一种只对水分子加热，不对材料加热的条件，并且在干燥室下端设置进气口，通入露点为-60℃的干燥空气，更进一步的提高了原料中水分的蒸发速率。由于水分快速短时间蒸发、原料在干燥过程是快速降温过程，从而彻底打破硅烷交联聚乙烯产生交联反应的必要条件。对切粒进行干燥时，采用10-20个1kw的微波源对切粒进行干燥，高电功率比原有干燥设备节省90％以上，经济效益显著、品质提升显著、不受外界环境四季变化空气湿度不同对产品质量的影响。
本发明的有益效果在于：
该种对硅烷交联聚乙烯挤出造粒后的快速干燥方法有如下的优点：
挤出造粒经水槽进行冷却时的水温可以降低，破坏其交联反应条件；采用微波干燥的方法，总能耗降低80％以上，降低生产成本；干燥时间短，干燥性能好；干燥过程无沸腾床干燥时的巨大噪音，几乎属于静音工作状态；品质控制稳定，不受环境气候变化影响，质量风险可控。
附图说明
图1是本发明工艺流程中设备结构示意图；
图2为本发明的防堵网的设置示意图；
图3为本发明的干燥空气制取装置各设备的连接原理图；
图中：1干燥室；2驱动装置；3螺旋输送叶片；4进料口料斗；5干燥终端出料口；6出气管；7微波源；8干燥空气制取装置；81无油空压机；82冷冻式空气干燥机；83高分子膜式空气干燥器；9供气管；10供气口；11空气滤芯；12防堵网；13控制阀门。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
图1和2示出了本发明的一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置，包括干燥室1、驱动装置2、螺旋输送叶片3、进料口料斗4、干燥终端出料口5、出气管6、微波源7、干燥空气制取装置8、供气管9和供气口10，所述干燥室1为横向设置的两端封闭圆筒，具体的，干燥室1可采用不锈钢板制成筒状，并在两端焊接相同材质的封堵板，形成干燥室1。所述干燥室1内设置有螺旋输送叶片3，所述干燥室1外设有驱动螺旋输送叶片3转动的驱动装置2，具体的，驱动装置2包括电机和减速器，通过外部电源供电产生动力，通过与螺旋输送叶片3传动连接，带动其旋转推动物料从物料始端到末端，具体的螺旋输送叶片3采用不锈钢材质。更进一步的，所述螺旋输送叶片3与干燥室1同轴设置，其外缘与所述干燥室1内壁相接触，并可在螺旋输送叶片3外缘设置橡胶垫等，防止出现硬摩擦，从而能够防止出现漏料，使物料均能够被推送到末端。所述干燥室1一端上部设有进料口料斗4，所述干燥室1另一端下部设有干燥终端出料口5，所述干燥室1上端设有沿干燥室1长度方向设置的多个微波源7和出气管6。微波源：即磁控管，由一个真空管所组成，真空管中心是一个具有高辐射源(即能够发射出电子)的阴极管。在阴极管周围分布着具有特定结构的阳极，这些阳极形成了谐振腔，并与边缘场耦合而产生微波谐振频率。由于强电场作用，使辐射的电子被迅速加速。出气管6是方便排出微波干燥过程中的空气，更进一步的，还包括空气滤芯11，所述空气滤芯11设于所述出气管6上端，具体的，空气滤芯11采用过滤棉。所述干燥室1下端设有沿干燥室1长度方向设置的多个供气口10，所述供气口10通过供气管9连接干燥空气制取装置8。
更进一步的，所述微波源7和出气管6间隔设置，所述微波源7数量为10-20个，单一所述微波源7的功率为1kw。间隔设置微波源7和出气管6，能够实现微波源7和出气管6的均匀设置，使的在干燥室1内物料干燥的整个过程中，实现微波干燥和排气过程，使微波干燥更加均匀，空气可均匀排出，提高工作效率，并防止出现遗漏。微波源7的数量可以根据干燥室1长度、物料干燥程度和对产品原料等级的要求进行设置，且微波源7的设置功率也可进行选择，优选的采用微波源7的功率为1kw。具体的，微波源7可进行单一控制，根据干燥物料的性质和干燥要求，可关闭部分微波源7，既能够满足干燥要求，又能节约能源的使用，提高能源利用效率。
更进一步的，还包括防堵网12，所述干燥室1和供气口10连接处内侧设有防堵网12。防堵网12采用不锈钢材质的网，可根据加工原料的粒径进行设置，使防堵网12的孔径小于加工原料的粒径，从而能够防止物料进入到供气管9中造成堵塞。具体的防堵网12设置在供气口10的内侧，防堵网12与干燥室1内壁齐平，可采用焊接方式进行固定。
更进一步的，如图3，所述干燥空气制取装置8制取的空气是露点为-60℃的干燥空气，所述干燥空气制取装置8包括无油空压机81、冷冻式空气干燥机82和高分子膜式空气干燥器83，所述无油空压机81出气口管道连接所述冷冻式空气干燥机82进气口，所述冷冻式空气干燥机82出气口管道连接所述高分子膜式空气干燥器83进气口，所述高分子膜式空气干燥器83出气口管道连接所述供气管9，所述供气管9上设有控制阀门13。露点(Dewpoint)，又称露点温度(Dew point temperature)，在气象学中是指在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。在这温度时，凝结的水飘浮在空中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露，因而得名露点。干燥空气的通入能够加速待干燥物料中和表面的空气流动，从而加速水分的散失，提高干燥速率。空气依次经过无油空压机81(奥突斯、550W*2-50L)、冷冻式空气干燥机82(SMC、IDFA4E-23)、高分子膜式空气干燥器83(SMC、IDG100SAV4-04)制备得到露点为-60℃的干燥空气。其中，干燥空气(露点-60℃)的制取是通过将从无油空压机81出来的压缩空气首先通入冷冻式空气干燥机82内，将压缩空气中的水分子进行冷冻做第一步的除水处理(此时压缩空气露点为-17℃)，然后经冷冻式空气干燥机82出来的压缩空气再通入高分子膜式空气干燥器83，这样就可以从高分子膜式空气干燥器83出气口来获得露点为-60℃的干燥空气。而高分子膜式空气干燥器83的除湿原理为：由于其内部装有特殊的高分子中空隔膜只可供水蒸气透过，当湿的压缩空气进入中空隔膜时，大量的水蒸气便穿透过隔膜从而由少量压缩空气带出干燥器外，输出的便是干燥的压缩空气。
本实施例微波干燥装置的使用过程为：
首先，塑料产品经过挤出机造粒后经切粒经风机输送到微波干燥装置中，经过微波干燥装置进料口料斗4进入到干燥室1，经过螺旋输送叶片3输送至干燥终端出料口5方向，在输送过程中经微波源7作用完成水分快速去除干燥过程，同时使用露点为-60℃的干燥空气吹扫原料表面，对其实施加速降温和表面干燥过程，充分利用微波加热干燥水分和空气通入加速水分散失，从而不会对原料产生温升的特性，进而实现目前干燥技术领域对塑料产品最快速有效的干燥过程。对切粒进行干燥时，采用10-20个1KW的独立微波源7对切粒进行干燥，根据不同产量和工艺要求适当开启和关闭微波源7个数，确保能源的有效利用。
实施例2
如图1，一种应用塑料挤出造粒后的快速干燥装置干燥硅烷交联聚乙烯颗粒的干燥方法，包括以下步骤：
(1)硅烷交联聚乙烯经过挤塑机成拉条，先经过一个冷却水槽进行降温，然后由切粒机切成小颗粒状；
(2)造粒后的切粒经风机输送到微波快速干燥装置的所述进料口料斗4，并进一步进入到所述干燥室1内；
(3)所述驱动装置2带动所述螺旋输送叶片3旋转，使颗粒从进料口料斗4向所述干燥终端出料口5移动；
(4)开启所述微波源7加热颗粒，以及开启所述干燥空气制取装置8上的控制阀门13为干燥室1供应干燥空气。
优选的，所述干燥空气制取装置8制取的空气是露点为-60℃的干燥空气。
优选的，每一个所述微波源7单独控制，使用时部分开启所述微波源7。
本实施例所要解决的技术问题是提供一种对硅烷交联聚乙烯挤出造粒后的快速干燥方法，该方法涉及的关键环节包括：硅烷交联聚乙烯经挤塑机挤出造粒后将切粒经风机输送(风机输送是一个降温过程，破坏硅烷交联聚乙烯交联反应的温度条件)到微波干燥装置中，对硅烷交联聚乙烯颗粒进行微波干燥处理。其特别之处在于微波只对原料颗粒中和表面水分进行加热，不会对原料本身进行加热，硅烷交联聚乙烯高分子材料属于无极性材料，微波不会对其产生热效应，因而就会创造一种只对水分子加热，不对材料加热的条件，并且在干燥室下端设置进气口，通入露点为-60℃的干燥空气，更进一步的提高了原料中水分的蒸发速率。由于水分快速短时间蒸发、原料在干燥过程是快速降温过程，从而彻底打破硅烷交联聚乙烯产生交联反应的必要条件。对切粒进行干燥时，采用10-20个1kw的微波源对切粒进行干燥，高电功率比原有干燥设备节省90％以上，经济效益显著、品质提升显著、不受外界环境四季变化空气湿度不同对产品质量的影响。
本发明的有益效果在于：
该种对硅烷交联聚乙烯挤出造粒后的快速干燥方法有如下的优点：
挤出造粒经水槽进行冷却时的水温可以降低，破坏其交联反应条件；采用微波干燥的方法，总能耗降低80％以上，降低生产成本；干燥时间短，干燥性能好；干燥过程无沸腾床干燥时的巨大噪音，几乎属于静音工作状态；品质控制稳定，不受环境气候变化影响，质量风险可控。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种塑料挤出造粒后的快速干燥装置，其特征在于：包括干燥室、驱动装置、螺旋输送叶片、进料口料斗、干燥终端出料口、出气管、微波源、干燥空气制取装置、供气管和供气口，所述干燥室为横向设置的两端封闭圆筒，所述干燥室内设置有螺旋输送叶片，所述干燥室外设有驱动螺旋输送叶片转动的驱动装置，所述干燥室一端上部设有进料口料斗，所述干燥室另一端下部设有干燥终端出料口，所述干燥室上端设有沿干燥室长度方向设置的多个微波源和出气管，所述干燥室下端设有沿干燥室长度方向设置的多个供气口，所述供气口通过供气管连接干燥空气制取装置。
2.如权利要求1所述的塑料挤出造粒后的快速干燥装置，其特征在于：还包括空气滤芯，所述空气滤芯设于所述出气管上端。
3.如权利要求2所述的塑料挤出造粒后的快速干燥装置，其特征在于：所述微波源和出气管间隔设置，所述微波源数量为10-20个，单一所述微波源的功率为1kw。
4.如权利要求3所述的塑料挤出造粒后的快速干燥装置，其特征在于：还包括防堵网，所述干燥室和供气口连接处内侧设有防堵网。
5.如权利要求4所述的塑料挤出造粒后的快速干燥装置，其特征在于：所述干燥空气制取装置制取的空气是露点为-60℃的干燥空气，所述干燥空气制取装置包括无油空压机、冷冻式空气干燥机和高分子膜式空气干燥器，所述无油空压机出气口管道连接所述冷冻式空气干燥机进气口，所述冷冻式空气干燥机出气口管道连接所述高分子膜式空气干燥器进气口，所述高分子膜式空气干燥器出气口管道连接所述供气管，所述供气管上设有控制阀门。
6.如权利要求5所述的塑料挤出造粒后的快速干燥装置，其特征在于：所述螺旋输送叶片外缘与所述干燥室内壁相接触。
7.一种应用塑料挤出造粒后的快速干燥装置干燥硅烷交联聚乙烯颗粒的干燥方法，包括以下步骤：
(1)硅烷交联聚乙烯经过挤塑机成拉条，先经过一个冷却水槽进行降温，然后由切粒机切成小颗粒状；
(2)造粒后的切粒经风机输送到微波快速干燥装置的所述进料口料斗，并进一步进入到所述干燥室内；
(3)所述驱动装置带动所述螺旋输送叶片旋转，使颗粒从进料口料斗向所述干燥终端出料口移动；
(4)开启所述微波源加热颗粒，以及开启所述干燥空气制取装置上的控制阀门为干燥室供应干燥空气。
8.如权利要求7应用塑料挤出造粒后的快速干燥装置干燥硅烷交联聚乙烯颗粒的干燥方法，其特征在于：所述干燥空气制取装置制取空气是露点为-60℃的干燥空气。
9.如权利要求8应用塑料挤出造粒后的快速干燥装置干燥硅烷交联聚乙烯颗粒的干燥方法，其特征在于：每一个所述微波源单独控制，使用时部分开启所述微波源。
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